一种炭材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种炭材料及其制备方法与应用，属于炭材料技术领域。该制备方法包括以下步骤：将碱性氢氧化物与聚氯乙烯混合，随后热解炭化；其中，碱性氢氧化物的质量为聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的至少3倍；热解炭化是于300

【技术实现步骤摘要】
一种炭材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及炭材料
，具体而言，涉及一种炭材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]活性炭具有一定的吸附能力，主要作为固体吸附剂，应用在化工、医药、环境等方面，用于吸附沸点及临界温度较高的物质及分子量较大的有机物。在空气净化、水处理等领域应用也呈现出应用量增长的趋势，专用高档炭如高比表面积炭、高苯炭、纤维炭已渗透到航天、电子、通讯、能源、生物工程和生命科学等领域。
[0003]目前，在炭材料制备过程中，主要以木材、煤、各种坚果壳等含碳元素丰富的物质为原料，制备各种炭材料成为国内外学者的一个研究热点。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种炭材料的制备方法，具体提出了一种通过聚氯乙烯制备炭材料的方法，该方法不但能够起到聚氯乙烯废物利用的作用，而且还能实现聚氯乙烯的无害化热解，避免了HCl的产生，达到对废弃聚氯乙烯无害化处理的目的，经济环保。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的炭材料。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种上述炭材料的应用。
[0008]本申请可这样实现：
[0009]第一方面，本申请提供一种炭材料的制备方法，包括以下步骤：将碱性氢氧化物与聚氯乙烯混合，随后热解炭化；
[0010]其中，碱性氢氧化物的质量为聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的至少3倍；
[0011]热解炭化是于300
‑
1000℃的条件下进行0.5
‑
1.5h。
[0012]在优选的实施方式中，碱性氢氧化物的质量为聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的3倍。
[0013]在可选的实施方式中，碱性氢氧化物包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的至少一种。
[0014]在优选的实施方式中，碱性氢氧化物为氢氧化钾。
[0015]在可选的实施方式中，碱性氢氧化物与聚氯乙烯是以搅拌方式混合。
[0016]在可选的实施方式中，搅拌转速为200
‑
500r/min。
[0017]在可选的实施方式中，碱性氢氧化物与聚氯乙烯是以层状叠加方式混合。
[0018]在优选的实施方式中，叠加后的最上层和最下层均为碱性氢氧化物。
[0019]在可选的实施方式中，热解炭化温度为300
‑
1000℃。
[0020]在优选的实施方式中，热解炭化温度为700
‑
900℃。
[0021]在可选的实施方式中，热解炭化是以80
‑
120℃/h的速率升温至热解温度。
[0022]在可选的实施方式中，还包括将热解后的产物进行洗涤和固液分离，收集固相物，
得炭材料。
[0023]第二方面，本申请提供一种炭材料，经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
[0024]第三方面，本申请提供如前述实施方式的炭材料的应用，例如用作吸附剂。
[0025]本申请的有益效果包括：
[0026]通过碱性氢氧化物将聚氯乙烯热解产生的HCl吸收掉，生成盐，同时还可通过碱性氢氧化物的活化作用将聚氯乙烯在高温下分解成的苯环类的碳活化成活性炭。
[0027]该方法提供了一种制备炭材料的新思路，能够完全实现聚氯乙烯的无害化热解，避免HCl的产生，可达到对废弃聚氯乙烯无害化处理的目的，并且还可节省木材、煤炭和椰壳等资源，经济环保。
[0028]制得的炭材料可作为吸附剂应用在化工、医药、环境等方面。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]图1为实施例1制备得到的炭材料的SEM图；
[0031]图2为实施例2制备得到的炭材料的SEM图；
[0032]图3为实施例7制备得到的炭材料的SEM图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0034]下面对本申请提供的种炭材料及其制备方法与应用进行具体说明。
[0035]目前，在炭材料制备过程中，主要以木材、煤、各种坚果壳等含碳元素丰富的物质为原料。但专利技术人注意到，现实生活中产生的废旧PVC数量较为庞大，若能采用PVC制备炭材料，可有效起到废物利用的作用。PVC热解后虽可生成炭材料，但此过程也会伴随产生HCl有害气体，污染空气。
[0036]基于此，专利技术人提出了一种制备炭材料的新思路，能够完全实现聚氯乙烯的无害化热解，避免HCl的产生，可达到对废弃聚氯乙烯无害化处理的目的，并且还可节省木材、煤炭和椰壳等资源，经济环保。
[0037]具体的，该方法主要包括以下步骤：将碱性氢氧化物与聚氯乙烯混合，随后热解炭化。
[0038]其中，碱性氢氧化物的质量为聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的至少3倍；
[0039]热解炭化是于300
‑
1000℃的条件下进行0.5
‑
1.5h。
[0040]可参考地，碱性氢氧化物示例性地可包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的至少一种，此外，可以包括其它碱性氢氧化物，在此不做过多详细说明。
[0041]碱性氢氧化物可先在研钵中研磨成粉末，过60目筛而得。
[0042]PVC原料可以为废弃PVC(如废弃PVC树脂)，此外也可为其它通用型PVC材料或高聚合度PVC树脂或交联PVC树脂等。
[0043]本申请中，碱性氢氧化物的质量可以为聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍等，也可以为大于3倍的任何倍数。此倍数范围下，能够完全实现聚氯乙烯的无害化热解，HCl的去除率能够达到100％，避免了HCl的产生，可达到对废弃聚氯乙烯无害化处理的目的，经济环保。
[0044]在一些优选的实施方式中，碱性氢氧化物的质量为聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的3倍，在该倍数下能够以最低的碱性氢氧化物用量实现HCl的100％去除。
[0045]可参考地，上述在一些优选的实施方式中，碱性氢氧化物为氢氧化钾，其能够较氢氧化钠等其它碱性氢氧化物获得更佳的去除效果，也即在同等用量下，可对HCl起到更高的去除效果。并且，氢氧化钾能够较其它氢氧化钠等其它碱性氢氧化物在同等制备条件下获得具有更高比表面积的炭材料。
[0046]承上，本申请中上述过程的原理包括：通过碱性氢氧化物将聚氯乙烯热解产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碱性氢氧化物与聚氯乙烯混合，随后热解炭化；其中，所述碱性氢氧化物的质量为所述聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的至少3倍；热解炭化是于300
‑
1000℃的条件下进行0.5
‑
1.5h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物的质量为所述聚氯乙烯理论分解产生HCl的质量的3倍。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的至少一种；优选地，所述碱性氢氧化物为氢氧化钾。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氢氧化物与所述聚氯乙烯是以搅拌方式混合；优选地，搅拌转速为200
‑
500r/min。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海朝，陈奇，张丛林，
申请(专利权)人：青海民族大学，
类型：发明
国别省市：